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三極管直流增益hFE及輸入特性曲線

h1654155282.3538 ? 來源:低壓電器 ? 作者:低壓電器 ? 2021-02-18 17:05 ? 次閱讀

三極管是模擬電路的基礎,需要重點理解,以NPN型三極管為介紹對象。

三極管直流增益hFE

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上圖中NPN型三極管的基極、集電極和發射極的電流滿足關系IE=IB+IC,滿足基爾霍夫電流定律。三極管的直流增益hFE=IC/IB,該參數描述了三極管電流放大的能力。這里要注意hFE參數并不是恒定不變的,不同的測設條件下其值不同,需要根據具體三極管數據手冊給出的相關表格來確定。既然hFE直流增益這個參數反映三極管的電流放大能力,當然可以提高基極電流以此提高集電極電流,不過集電極電流不能超過三極管數據手冊給出的最大值,否則會有燒毀三極管的風險。

三極管輸入特性曲線

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首先在multisim中搭建如圖所示電路圖,圖中Q1是NPN型三極管(即BE結是PN二極管),因此要想讓三極管Q1發揮電流放大的作用,發射結之間的電壓需要達到0.7V以上。當調節R2電阻到30%時電壓表顯示發射結電壓等于0.713V,此時三極管Q1導通且起到電流放大的作用(三極管截止時集電極電流只有幾個毫安);繼續調節R2電阻讓三極管保持導通,我們會發現集電極電流變化比較明顯而發射結之間的電壓幾乎沒變,這就是三極管的輸入特性,曲線表示如下。

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三極管輸出特性曲線

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三極管的輸出特性:當基極電流為常數時,三極管集電極電流IC與集電-發射極之間電壓UCE之間的關系曲線,根據不同的基極電流IB,將得到三極管的輸出特性曲線是一組曲線,如上圖所示。

三極管的輸出特性分為三個狀態:飽和區、放大區和截止區。

飽和區:三極管工作在飽和區時基極-發射極和基極-集電極之間都處于正向偏置,從圖中可以看出飽和區的三極管集電極電流IC隨著UCE的增大而增大,特別是UCE幾乎為零時IC增大速率很明顯。集電極電流IC超過一定值時,三極管的直流增益hFE會下降。當直流增益hFE下降到正常數值的三分之二時的集電極電流,稱為三極管的最大集電極電流。

放大區:三極管工作在放大區時基極-發射極處于正向偏置,基極-集電極之間處于反向偏置(因為UCE大于0.7V),這個時候三極管集電極電流IC變化很平緩,也就是說三極管集電極電流IC等于直流增益hFE與基極電流IB的乘積。基極開路時加在集電極和發射極之間的最大允許電壓成為集-射極反向擊穿電壓。當UCE大于集-射極反向擊穿電壓時將導致三極管的擊穿(相當于二極管的PN結加上反向偏置電壓超出最大反向耐壓導致二極管的擊穿)。三極管的數據手冊中給出的集-射極反向擊穿電壓一般是常溫25℃下的值,該值隨著環境溫度的升高而降低,使用時要特別注意。

截止區:顯然此時三極管基極-發射極處于反向偏置,基極電流IB等于0。

總的來說三極管截止時等效于一個開關的斷開(電阻無窮大),所以三極管集電極電流IC等于零;三極管飽和時等效于一個開關的接通(電阻很小),所以三極管集電極和發射極之間的電壓幾乎為零。集電極電流IC通過集電結時會產生熱量,引起三極管的參數變化。當三極管因受熱引起的參數變化不超過允許值時,集電極小號的功率等于IC和UCE的乘積。

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責任編輯人:CC

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